3 Пояснительная записка (1207939), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Проанализировав все варианты топологии сети, для данного участка трассы выбирается топология "точка-точка" с резервированием типа 1+1 показанная на рисунке 3.2. Эта сеть наиболее простая и используется при передаче больших цифровых потоков по высокоскоростным магистральным каналам. Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров (ТМ), как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со 100 % резервированием типа 1 плюс 1, использующей основной и резервный электрический или оптический агрегатные выходы (каналы приема/передачи).
При выходе из строя основного канала, сеть в считанные десятки миллисекунд может автоматически перейти на резервный канал.
4 ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
4.1 Конструктивные и технические данные оптического кабеля
Для строительства магистральной сети связи планируется использовать ВОК для прокладки в грунт с растягивающим усилием 7 кН. Оптимальным решением был выбран 8-ми волоконный оптический кабель типа ОКБ производства ООО «ИНКАБ».
Выбор кабеля марки ОКБ выполнен по климатическим и эксплуатационным условиям, обеспечивает следующие требования: оптический кабель связи предназначен для прокладки в грунт всех категорий, в том числе скальных и подверженных мерзлотным деформациям.
Произведя анализ наиболее подходящих по конструкции и параметрам кабелей, выбор пал на волоконно-оптический кабель типа:
ОКБ-2/4(2.4)Сп-8(2) (7кН) оптический кабель содержит сердечник модульной конструкции с центральным силовым элементом из стеклопластикового прутка, вокруг которого скручены оптические модули методом правильной SZ-скрутки. Внутри оптических модулей свободно уложены оптические волокна. Свободное пространство внутри оптических модулей и межмодульное пространство заполнено гидрофобным заполнителем. Сердечник скреплен нитями. На сердечник наложена ПЭТ-лента, закрепленная нитью. Поверх сердечника накладывается промежуточная оболочка из полиэтилена. Поверх оболочки накладывается броня из стальных оцинкованных проволок. Свободное пространство между промежуточной оболочкой и элементами бронепокрова заполняется гидрофобным компаундом. Поверх проволочной брони накладывается защитная оболочка из полиэтилена высокой плотности. ВОК модульной конструкции, содержит 8 одномодовых оптических волокон соответствующих рекомендациям МСЭ-Т G.652 .[5]
Конструкция оптического кабеля ОКБ-2/4(2.4)Сп-8(2) (7кН) показана на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1- Конструкция кабеля ОКБ-2/4(2.4)Сп-8(2) (7кН).
Таблица 4.1.1: Детали конструкции:
| Количество ОВ в кабеле Количество оптических модулей Количество волокон в модуле | 8 2 8 |
| Диаметр кабеля, мм | 12.6 |
| Вес кабеля, кг/км | 232 |
Таблица 4.1.2: Параметры эксплуатации:
| Температура эксплуатации Минимальный радиус изгиба Минимальная температура прокладки | от минус 50 °С до плюс 60 °С 20 диаметров кабеля минус 10 °С |
| Температура транспортировки и хранения Срок службы Срок гарантийной эксплуатации Минимальный радиус изгиба оптических волокон | от минус 50 °С до плюс 60 °С не менее 25 лет 3 года Не менее 3 мм (в течение 10 мин) |
| Строительная длина | До 4 км |
| Показатель преломления сердцевины ОВ | 1,4487 |
| Показатель преломления оболочки ОВ | 1,4440 |
Опции:
-
использование оптических волокон в соответствии с рекомендациями G.652.D;
-
применение водоблокирующих нитей, лент («сухая» конструкция);
-
применение алюмополиэтиленовой оболочки;
-
изготовление наружной оболочки из материалов, не распространяющих горение;
-
изготовление полностью диэлектрической конструкции кабеля;
-
применение вспарывающих кордов;
-
изготовление кабелей усиленной конструкции — раздавливающие нагрузки не менее 10000 Н/10 см;
-
изготовление кабелей с допустимыми растягивающими нагрузками
7, 10, 20, 40 кН.
Таблица 4.1.3: Геометрические характеристики:
| Диаметр оболочки, мкм Некруглость оболочки, % | 125±1 не более 1 |
| Диаметр защитного покрытия, мкм | 250±15 |
Таблица 4.1.4: Передаточные характеристики:
| Коэффициент затухания, дБ/км | на длине волны 1310 нм | не более 0,36 |
| на длине волны 1550 нм | не более 0,22 | |
| Диаметр модового поля, мкм Не концентричность модового поля, | на длине волны 1310 нм | 9,2±0,4 |
| на длине волны 1550 нм | 10,4±0,8 | |
| не более 0,8 | ||
| Длина волны отсечки в кабеле, нм Длина волны нулевой дисперсии Коэффициент хроматической дисперсии, пс/(нм.км), в диапазоне длин волн Наклон дисперсионной характеристики в области длин волны нулевой дисперсии, пс/(нм2.км) | не более 1260 1310±10 | |
| 1285-1330 нм | не более 3,5 | |
| 1525-1575 нм | не более 18 | |
| не более 0,092 | ||
4.2 Расчет параметров волоконно-оптического кабеля
4.2.1 Расчет числовой апертуры световода
Одной из самой важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла 
. Апертурный угол - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, воздействующего на торец световода.
Числовая апертура рассчитывается по формуле (4.1):
, (4.1)
где 
- относительная разность показателей преломления, а n1 и n2 показатели (коэффициенты) преломления сердцевины и оболочки.
, (4.2)
От значения NA зависят эффективность ввода излучения лазера в световод, потери на микро изгибах, дисперсия импульсов, число распространяющихся мод.
Чем больше у волокон , тем больше NA, чем легче осуществлять ввод излучения от источников света в световод.
Оптические кабели, применяемые для магистральной связи должны иметь числовую апертуру:
, (4.3)
Значение числовой апертуры для используемых световодов, согласно (4.1) составит:
,
Полученное значение удовлетворяет условию (3.3) следовательно, оптический кабель с выбранным волокном может применяться для организации магистральной связи.
Относительный показатель преломления волокна, согласно формуле (4.2) составит:
.
4.2.2 Расчет затухания световодов
Важнейшими параметрами световода является оптическое потери и соответственно затухание передаваемой энергии. Эти параметры определяют дальность связи по оптическому кабелю и его эффективность.
Затухание световодных трактов обусловлено собственными потерями в волоконных световодах 
и дополнительными потерями, так называемыми кабельными 
, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля, т.е.
, (4.4)
Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения 
и потерь рассеивания 
, т.е.
, (4.5)
Под кабельными потерями понимают потери энергии на макроизгибы и микроизгибы
. (4.6)
Таким образом, полные потери в волоконном световоде составят:
, (4.7)
где
- собственные потери, дБ/км;
- потери на поглощение, дБ/км;
- потери на рассеяние, дБ/км;
- потери за счет примесей, дБ/км;
- дополнительные потери, дБ/км.
Затухание в результате поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию и существенно зависит от свойств материала световода, вычисляется по формуле:
, (4.8)
где 
- тангенс угла диэлектрических потерь в световоде, равный 
дБ/км,
Затухание на рассеяние рассчитывается по формуле:
, (4.9)
где 
– коэффициент релеевского рассеяния (для материала сердечника равен 
мкм4/(дБ/км)); 
- длина волны, мкм.
дБ/км.
Потери на макроизгибы, обусловлены скруткой волоконных световодов по геликоиде вдоль всего оптического кабеля и для ступенчатых стекловолокон, рассчитываются по формуле:
, (4.10)
где 
- радиус сердечника, 
мкм; - относительная разность показателей преломления, 
; 
- диаметр скрутки, 
мм; 
- шаг скрутки.
Отношение 
называется параметром устойчивости скрутки, который для данного оптического кабеля составляет 28.
дБ/км.
Дополнительное затухание за счет излучения при микроизгибах для одномодовых световодов рассчитывается по формуле, дБ/км:
, (4.11)
где 
- коэффициент, зависящий от длины и амплитуды микроизгибов, 
; - радиус сердечника стекловолокна, 
мкм; 
- диаметр оболочки, 
мкм; 
- радиус поля моды, определяемый по формуле:
(4.12)
мкм,
дБ/км.
Полные потери в волоконном световоде определятся по формуле (4.7)
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
